基于背景技术存在的技术问题,《一种高效阻燃电解液及含有该电解液的锂离子电池》提出了一种高效阻燃电解液,其中环三磷腈类衍生物由于含有P、N、Si、F等多种阻燃元素使得其具有高效阻燃特性,并且作为电解液添加剂时粘度低,电导率高,化学键结构稳定,与正负材料兼容性好,可以实现有效阻燃与锂离子电池电化学性能兼顾。
《一种高效阻燃电解液及含有该电解液的锂离子电池》提出的一种高效阻燃电解液,包括锂盐、有机溶剂、环三磷腈类衍生物及成膜添加剂。
优选地,所述环三磷腈类衍生物,其结构通式如式I所示:
其中
其中R7、R8、R9各自独立的选自C1-20烷基、C3-20环烷基、C2-20烯基、C2-20炔基、C3-20环烯基、C5-26芳基及C5-26杂芳基。
优选地,
优选地,所述成膜添加剂包括酸亚乙烯基酯、碳酸乙烯基亚乙酯、碳酸甲基亚乙酯、吡啶、呋喃、噻吩、磺酸内酯、磺酰亚胺、磷酸酯、亚磷酸酯、腈类、砜类、酰胺、酸酐中的至少一种。
优选地,成膜添加剂中的氢原子部分或全部被取代;更优选地,取代基选自卤素、氨基、氰基、硝基、羧基、磺酸基。
优选地,成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯,丙烯酸磺酸内酯、硫酸亚乙酯、甲烷二磺酸二甲酯,三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯中的至少一种。
优选地,所述有机溶剂包括有机碳酸酯、C1-10烷基醚、亚烷基醚、环醚、羧酸酯、砜、腈、二腈、离子液体中的至少一种。
优选地,所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、二甲醚、二乙醚、己二腈、丁二腈、戊二腈、二甲基亚砜、环丁砜、1,4-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯及丁酸乙酯中的至少一种。
优选地,所述有机溶剂中的氢原子部分或全部被取代,进一步优选地,取代基选自卤素、氰基。
优选地,所述锂盐为LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、四氟(草酸)磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。
更优选地,所述锂盐为LiPF6。
优选地,以所述电解液的总重量为基准,所述有机溶剂的质量浓度为80-90%,所述锂盐质量浓度为8-15%,所述阻燃剂质量浓度为0.5-10%,所述成膜添加剂的质量浓度为0.5-10%。
优选地,以所述电解液的总重量为基准,所述有机溶剂的质量浓度为85-90%,所述锂盐质量浓度为9-14%,所述环三磷腈类衍生物阻燃剂质量浓度为0 .5-5%,所述成膜添加剂质量浓度为0.5-5%。
《一种高效阻燃电解液及含有该电解液的锂离子电池》还提出的一种高效阻燃锂离子电池,包括含阴极活性材料的正极、含阳极活性材料的负极、隔膜以及上述的高效阻燃电解液。
优选地,其中所述阴极活性材料包括能够包藏和释放锂离子的材料。
优选地,所述阴极活性材料为具有橄榄石结构的锂化过渡金属磷酸盐、具有层状结构的锂离子嵌入过渡金属氧化物及具有尖晶石结构的锂化过渡金属混合氧化物中的至少一种。
优选地,其中所述阳极活性材料包含能够包藏和释放锂离子的材料。
优选地,所述阳极活性材料为含碳材料、钛氧化物、硅、锂、锂合金及能够形成锂合金的材料中的至少一种。
(1)该方案中使用环三磷腈衍生物阻燃剂作为新型的电解液阻燃剂,相比常规阻燃剂粘度更低,不影响电解液电导率,阻燃效率更高,使用添加量更少;
(2)该电解液阻燃剂与负极材料的兼容性好,可以参与形成稳定的SEI膜,实现有效阻燃与电化学性能兼顾。